Analysis of the energy performance and economic viability of solar photovoltaic façades in the Brazilian bioclimatic zone 2

Autor: Bender, Lívia Vasques
Přispěvatelé: Cunha, Eduardo Grala da, Salamoni, Isabel Tourinho
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFPEL
Universidade Federal de Pelotas (UFPEL)
instacron:UFPEL
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Assim, passa a ser uma necessidade projetar com eficiência energética, buscando fontes alternativas e sustentáveis para que elas possam gerar a sua própria energia. Muitos países já projetam edificações eficientes e com necessidades baixas de consumo, principalmente, através da energia solar fotovoltaica (FV). Esses sistemas podem ser instalados próximos ao ponto de consumo, aliado ao benefício de poderem substituir ou sobrepor a elementos construtivos. Entretanto, esta ainda é considerada uma fonte de alto investimento no Brasil. Porém, considerando que os revestimentos podem representar entre 6 e 20% do custo da edificação e, partindo do princípio que estes podem ser substituídos por módulos FV, é de extrema importância que este custo evitado seja computado no custo final desta tecnologia. Baseado neste contexto, o objetivo deste trabalho é analisar a viabilidade econômica e o desempenho energético de uma fachada solar fotovoltaica (FSFV), de um edifício comercial, comparada a outras revestidas com materiais usuais da construção civil. A metodologia conta com a simulação do desempenho energético do edifício, para diferentes materiais de revestimento e/ou fechamento vertical, através do software EnergyPlus e com o cálculo da geração de energia FV feito por meio de dados do programa Radiasol. A análise de viabilidade econômica foi feita através do cálculo do Valor Presente Líquido (VPL) e da Taxa Interna de Retorno (TIR). Esta parte da comparação entre sistemas usuais da construção civil com o SFV (sistema fotovoltaico), através dos custos evitados com o revestimento e/ou fechamento vertical e com a energia gerada. Os resultados indicaram que no desempenho energético da edificação, a fachada onde apenas a parte transparente foi substituída, obteve uma redução uniforme entre as variáveis analisadas (consumo total, aquecimento e refrigeração) quando substitui o vidro simples. Entretanto, as outras fachadas onde foram substituídas apenas as partes opacas ou ambas, apresentaram aumento tanto no consumo total quanto na refrigeração, mas redução com aquecimento. Sobre a geração FV, a fachada apenas com módulos semitransparentes, apresentou contribuição FV de, aproximadamente, 15%. Quando, apenas com módulos opacos a contribuição passa a ser de até 41,11%. Porém quando tratamos de uma FSFV, a mesma contribui suprindo 56,66% deste consumo. A geração de energia solar FV só não é maior devido a posição (90°) dos módulos. Embora este não seja o melhor ângulo de inclinação em termos de desempenho do sistema, ainda apresenta geração de energia. Foi possível tambémverificar que a tecnologia FV é viável, e nos melhores cenários, pode substituir apenas a parte transparente (vidros simples) por vidros FV, tendo um tempo de retorno entre 5 e 6 anos. Da mesma maneira pode substituir apenas os revestimentos opacos (ACM – Alumínio Composto Modificado), onde apresenta tempo de retorno entre 8 e 10 anos. Ou substituir um sistema inteiro (ACM+vidro simples) apresentando um tempo de retorno entre 5 e 9 anos. The buildings are big consumers of energy, either through its construction or its use. Thus, it becomes a necessity to design with energy efficiency, searching for alternative and sustainable sources so that they can generate their own energy. Many countries already design efficient buildings with low consumption needs, mainly through photovoltaic (PV) solar energy. These systems can be installed close to the point of consumption, combined with the benefit of being able to replace or overlap constructive elements. However, it is still considered a source of high investment in Brazil. However, considering that the coatings can represent between 6 and 20% of the cost of the building and, assuming that these can be replaced by PV modules, it is extremely important that this avoided cost is computed in the final cost of this technology. Based on this context, the aim of this work is to analyze the economic viability and the energy performance of a solar photovoltaic façade (SPVF), of a commercial building, compared to others lined with usual civil construction materials. The methodology relies on the simulation of the energy performance of the building, for different materials of coating and / or vertical closing, through the EnergyPlus software and the calculation of the generation of PV energy made through data of the program Radiasol.The economic feasibility analysis was done by calculating the Net Present Value (NPV) and the Internal Rate of Return (IRR). This part of the comparison of the usual civil construction systems with the PVS (photovoltaic system), through the costs avoided with the vertical coating and / or closing and with the generated energy. The results indicated that in the energetic performance of the building, the façade where only the transparent part was replaced, obtained a uniform reduction between the analyzed variables (total consumption, heating and cooling) when replacing the single glass. However, the other façades where only the opaque parts were replaced or both, showed increase both in total consumption and in cooling, but reduction with heating. On the PV generation, the facade only with semitransparent modules, presented a PV contribution of approximately 15%. When, with only opaque modules, the contribution becomes up to 41.11%. However, when dealing with a FSFV, it contributes 56.66% of this consumption. PV solar power generation is only not higher due to the position (90 °) of the modules. While this is not the best tilt angle in terms of system performance, it still presents power generation. It was also possible to verify that PV technology is feasible, and in the best scenarios, can replace only the transparent part (single glazing) with PV glass, having a return time between 5 and 6 years. In the same way can only replace the opaque coatings (ACM - Modified Aluminum Composite), where it presents return time between 8 and 10 years. Or replace an entire system (ACM + plain glass) with a return time between 5 and 9 years.
Databáze: OpenAIRE
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